ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΑ ΔΕΔΟΜΕΝΑ ΤΟΥ ΑΣΤΙΚΟΥ ΧΩΡΟΥ

ΑΣΤΙΚΟΣ ΥΔΡΟΛΟΓΙΚΟΣ ΚΥΚΛΟΣ

Το αστικό περιβάλλον είναι ξηρότερο από ότι στην ύπαιθρο, η κυριαρχία σκληρών, μη πορωδών επιφανειών σε αυτό έχει ως συνέπεια την ελάττωση απορρόφησης του βρόχινου νερού και την αύξηση της ταχύτητας απορροής του. Ενώ στην ύπαιθρο κατά κανόνα απορρέει επιφανειακά μόνο το 10 έως 15 % των νερών της βροχής, στις πόλεις απορρέει μέχρι και το 90 %, ανάλογα με την πυκνότητα δόμησης. Αντίστοιχα, μειώνεται η ποσότητα του βρόχινου νερού  που διανέμεται σε εξατμισοδιαπνοή και σε απορρόφηση από το έδαφος, εφόσον απουσιάζει η βλάστηση.

01
Σχέση μεταξύ κάλυψης του εδάφους και επιφανειακής απορροής
(αναπροσαρμογή από Lake Superior Streams)
Μέσος συντελεστής απορροής για μερικές χαρακτηριστικές πυκνότητες δόμησης
(από Miller, 1974 μέσω Ντάφης, 2002)

Η γρήγορη απορροή των υδάτων έχει ως συνέπεια την πτώση του τοπικού υπόγειου υδροφόρου ορίζοντα, αλλά και την παρεμπόδιση της ανόδου του υπεδάφιου νερού στην επιφάνεια του εδάφους, ενώ σε περιοχές με έντονες βροχοπτώσεις εμφανίζονται συχνά καταστροφικές αστικές πλημμύρες.

02
Οι διαφορές στα υδρογραφήματα απορροής υδάτων στην πόλη και στην ύπαιθρο.
Οι αλλαγές που επιφέρει η αστικοποίηση προκαλούν πιο γρήγορη απορροή μεγαλύτερης
ποσότητας υδάτων, αντί αυτή να γίνει πιο ομαλά και με μεγαλύτερη καθυστέρηση
(αναπροσαρμογή από David Rogers)

Η συχνότητα και η ένταση των βροχοπτώσεων στις πόλεις είναι μεγαλύτερες από ότι στην ύπαιθρο. Σύμφωνα με μελέτες που έχουν γίνει, σε διάφορες πόλεις του κόσμου (Αθήνα, Ατλάντα, Μέξικο Σίτυ, Τελ Αβίβ, Πεκίνο, Τόκιο και Λονδίνο) έχουν αυξηθεί οι βροχοπτώσεις από 5 έως και 23 %. Αυξήθηκαν κυρίως, εξαιτίας των υψηλών θερμοκρασιών, οι μικρής διάρκειας ισχυρές καταιγίδες (13 έως 63 % περισσότερες ετησίως από ότι στην ύπαιθρο), που ξεπερνούν σε ύψος νερού τα 20 mm. Σε μια συνηθισμένη βροχόπτωση, το ύψος νερού δεν υπερβαίνει συνήθως τα 4 mm. (Τα Νέα, 29/09/2009)

Δεν υπάρχει ξεκάθαρη εξήγηση του φαινομένου, αντ’ αυτού δίνονται διάφορες ερμηνείες.

Μια ερμηνεία θεωρεί ότι οι καταιγίδες οφείλονται στη μείωση της ταχύτητας των βροχοφόρων ανέμων εξαιτίας της αυξημένης τραχύτητας του αστικού ανάγλυφου, συνεπώς αυξάνεται η διάρκεια παραμονής της βροχοφόρου αέριας μάζας πάνω από την πόλη και προκαλεί βροχές ανάγλυφου, ιδιαίτερα σε περιπτώσεις χαμηλής νέφωσης. (Ντάφης, 2002)

Άλλη θεωρία υποστηρίζει ότι, για την αύξηση των καταιγίδων και μάλιστα κατά τις απογευματινές ώρες, υπεύθυνο είναι το φαινόμενο της θερμικής νήσου. Μελέτη 15 ετών στο Χιούστον του Τέξας, διαπίστωσε ότι οι αστικές περιοχές και τμήματα της υπαίθρου, που επηρεαζόταν από το φαινόμενο της θερμικής νήσου, είχαν 59 % και 30 % περισσότερες απογευματινές βροχοπτώσεις και 80 % περισσότερες βραδινές καταιγίδες κατά τους θερμούς μήνες. (Burian και Shepherd, 2005)

ΑΝΘΡΩΠΟΓΕΝΕΙΣ ΠΗΓΕΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ

Οι πόλεις είναι οι τόποι όπου λαμβάνει χώρα το μεγαλύτερο μέρος της ανθρώπινης δραστηριότητας, όμως δεν αποτελούν οπωσδήποτε παράγοντα αλλοίωσης του κλίματος. Στον σύγχρονο τρόπο ζωής, έχουν εισαχθεί ορισμένες καινοτομίες, που θεωρούνται δεδομένες, όπως το αυτοκίνητο, η κεντρική θέρμανση και το κλιματιστικό, οι οποίες εκλύουν μεγάλες ποσότητες θερμότητας. Αυτή είναι η ανθρωπογενής θερμότητα.

Ο Oke (1987) συνέκρινε τη θερινή ανθρωπογενή θερμότητα με την ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας (μικρού και μεγάλου μήκους).

Ανθρωπογενής έκλυση θερμότητας σε σχέση με την προσπίπτουσα ηλιακή ακτινοβολία σε διάφορες πόλεις του κόσμου
(Οke, 1987)

Θερμότητα από μετακινήσεις

03

Βασική πηγή ανθρωπογενούς θερμότητας είναι οι μετακινήσεις. Οι μέγιστες τιμές εκλυόμενης θερμότητας από τα οχήματα, έχουν υπολογιστεί για το κέντρο των Αθηνών, τον Αύγουστο σε 130 W/m (Dandou et al., 2005).

Παρόμοια εργασία των Krusche et al. (1982) αναφέρει πως η θερμοκρασία αέρα σε αυτοκινητόδρομους στη Γερμανία μπορεί να αυξηθεί μέχρι και 2 οC, πόσο μάλλον στο εσωτερικό του αστικού ιστού.

Θερμότητα από κλιματιστικά

Ο μηχανικός κλιματισμός λειτουργεί με παρόμοιο τρόπο με το ψυγείο, το καλοκαίρι απάγει θερμό αέρα από τον εσωτερικό χώρο προς τον εξωτερικό. Η ψύξη του αέρα ενός χώρου κατά 10 οC (π.χ. από τους 35 οC στους 25 οC) με μηχανικό κλιματισμό, συνεπάγεται την αύξηση της θερμοκρασίας περίπου ίσου όγκου αέρα κατά 10 οC, στο άμεσο εξωτερικό περιβάλλον των κτηρίων. Αποτέλεσμα είναι η αύξηση των θερμικών φορτίων που δέχεται ο υπαίθριος χώρος και τα κτήρια που βρίσκονται δίπλα στην εξωτερική μονάδα κλιματισμού.

04
Θερμική εικόνα κλιματιστικού που εκπέμπει θερμική ενέργεια σε μια ήπια φθινοπωρινή ημέρα
(από Urban, Climate & Energy INC)

Ένας ένοικος πολυκατοικίας που περιβάλλεται από μονάδες κλιματισμού, ενώ ο ίδιος δε διαθέτει, επιβαρύνεται πολύ περισσότερο από τους υπόλοιπους.

05
Δρόμος με κλιματιστικά
(από Duurzaamgebouwd.nl)

Όσο αυξάνεται η θερμοκρασία του αστικού αέρα, τόσο αυξάνεται και η ανάγκη κατανάλωσης πρόσθετης ηλεκτρικής ενέργειας, εξαιτίας της πιο εντατικής  χρήσης των κλιματιστικών μονάδων για το δροσισμό εσωτερικών χώρων. Σε μελέτη που έγινε στη Νέα Ορλεάνη, παρατηρήθηκε ότι όταν ο εξωτερικός αέρας προσεγγίζει τους 20 – 25 οC (συνθήκες άνεσης), παρατηρήθηκε μείωση της ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας, ενώ για θερμοκρασίες άνω των 25 -26 οC παρατηρήθηκε κατακόρυφη αύξηση της ζήτησης (Sailor., 2002). Η ζήτηση αυτή είναι της τάξης των 2-4% για κάθε 1 οC που αυξάνεται η θερμοκρασία του εξωτερικού  αέρα (Akbari et.al, 2001). Παραπλήσια εικόνα παρατηρούμε και για άλλες πόλεις του κόσμου.

06
Διάγραμμα συσχετισμού ηλεκτρικού φόρτου – μέγιστης ημερήσιας θερμοκρασίας από τη Νέα Ορλεάνη
(αναπροσαρμογή από Sailor D. J., 2002)

ΑΣΤΙΚΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗ ΡΥΠΑΝΣΗ

Ο μισός πληθυσμός του πλανήτη ζει σε πόλεις και εκτιμάται ότι μέχρι το 2050 τα τρία τέταρτα του παγκόσμιου πληθυσμού θα είναι αστικός πληθυσμός. Το 75 % περίπου της συνολικής αέριας μόλυνσης παράγεται στα αστικά περιβάλλοντα (Rogers, 1995). Αυτό σημαίνει πως οι κάτοικοι των πόλεων, δηλαδή ο μισός πληθυσμός της γης, έρχονται καθημερινά σε επαφή με την αέρια μόλυνση, με αποτέλεσμα τη σοβαρή υποβάθμιση της υγείας τους.

Οι αέριοι ρύποι παράγονται στον αστικό χώρο κυρίως από τις μετακινήσεις (45 % περίπου από τα ΙΧ αυτοκίνητα και τα μέσα μαζικής μεταφοράς) και από τα συστήματα θέρμανσης – ψύξης των κτηρίων (40 % περίπου).

09
Ιστορική φωτογραφία από το νέφος του Λονδίνου του 1952
(από http://www.retronaut.co/)

Η απότομη αστικοποίηση, ιδιαίτερα των αναπτυσσόμενων χωρών, έχει οδηγήσει σε ραγδαία αύξηση των αστικών ρύπων. Στις χώρες αυτές εκτιμάται ότι πάνω από το 90 % της αέριας ρύπανσης προέρχεται από την αυτοκίνηση. (UNEP

07
Μολυσμένη ατμόσφαιρα σύγχρονης μεγαλούπολης (από UNEP)
10
Κάλυψη της πόλης Zhengzhou από νέφος (από sammysgenericblog)

Άλλες πηγές αέριας ρύπανσης είναι η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας με καύση υδρογονανθράκων, οι δραστηριότητες του πρωτογενούς (εξόρυξη, γεωργία) και του δευτερογενούς τομέα (βιομηχανία – βιοτεχνία). Αέριοι ρύποι εκλύονται επίσης από χωματερές και τους ΧΥΤΑ, οι οποίοι, σε περίπτωση πυρκαγιάς, μπορεί να αυξηθούν κατακόρυφα. Πολλές πόλεις επιβαρύνονται, εξαιτίας απουσίας χωροταξικής πρόβλεψης, από γειτονικές ρυπαίνουσες δραστηριότητες, καθώς ο άνεμος μεταφέρει και ρύπους. Παράδειγμα αποτελεί η Θεσσαλονίκη, όπου ο Βαρδάρης, ισχυρός βόρειο – βορειοδυτικός άνεμος, μεταφέρει αέριους ρύπους από τη βιομηχανική περιοχή της Σίνδου και τους διαχέει στην πόλη.

08
Η γειτνίαση βαριάς βιομηχανίας με αστικά κέντρα επιβαρύνει σημαντικά την ατμόσφαιρά τους
(από air-zone.com)

Ο βαθμός και τα είδη της αέριας ρύπανσης στις πόλεις, διαφέρουν σημαντικά από πόλη σε πόλη. Το μέγεθος της πόλης, η πυκνότητα δόμησης και πληθυσμού, η εγγύτητα σε περιοχές που παράγουν αέριους ρύπους, οι επικρατούντες άνεμοι και η μορφολογία του εδάφους είναι ορισμένοι από τους παράγοντες που καθορίζουν την ένταση και την ποιότητα της.

Η αστική ατμοσφαιρική ρύπανση επενεργεί με δύο τρόπους:

  • Αλλοιώνει το τοπικό αλλά και το παγκόσμιο κλίμα. Ορισμένοι ρύποι ελαττώνουν την άμεση ηλιακή ακτινοβολία και αυξάνουν τη διάχυτη, ενώ παγιδεύουν τη θερμότητα που εκπέμπει η πόλη και την εμποδίζουν να διαφύγει προς το διάστημα. Επίσης τα αέρια του θερμοκηπίου που εκλύονται από τις πόλεις εντείνουν το φαινόμενο του θερμοκηπίου σε παγκόσμια κλίμακα.
  • Υποβαθμίζει σημαντικά την ποιότητα του αστικού αέρα με σοβαρές επιπτώσεις στην υγεία του πληθυσμού.

Η αέρια ρύπανση στα αστικά κέντρα, εμφανίζεται με τη μορφή νέφους (smog), που προκύπτει από τη συγκέντρωση και τη σταθεροποίηση των εκλυόμενων αέριων ρύπων σε σχετικά χαμηλό υψόμετρο πάνω από την πόλη.

Για τη δημιουργία και τη συντήρηση του νέφους, για μεγάλο χρονικό διάστημα, ευθύνονται η υγρασία, η άπνοια, οι υψηλές θερμοκρασίες και σε μεγάλο βαθμό το φαινόμενο της θερμοκρασιακής αναστροφής.

Το αστικό νέφος είναι δύο τύπων, το νέφος αιθαλομίχλης (ή καπνομίχλης), τύπου Λονδίνου και το φωτοχημικό νέφος, τύπου Λος Άντζελες.

  • Η αιθαλομίχλη (τύπου Λονδίνου) προκαλείται από ανθρωπογενείς παράγοντες (βιομηχανικοί καπνοί, απόβλητα μηχανών εσωτερικής καύσης, τζάκια και θερμάστρες ξύλου), από την κατανάλωση ορυκτών καύσιμων υλών, ειδικά κάρβουνου, όπως οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής και τα χυτήρια. Τα βασικά συστατικά της είναι τα οξείδια του θείου και τα στερεά αιωρούμενα σωματίδια. Όταν συνδυάζονται με υψηλή σχετική υγρασία ή ομίχλη προκαλείται η όξινη βροχή.
11_2
Το νέφος του Βικτωριανού Λονδίνου αποτυπώνεται στον πίνακα του Μονέ.
Οι ακτίνες του ήλιου μετά βίας διαπερνούν το πυκνό νέφος γνωστό και ως μπιζελόσουπα
(από New Scientist)
  • Το φωτοχημικό νέφος (τύπου Los Angeles), στο οποίο συμμετέχουν κυρίως τα καυσαέρια των οχημάτων, εμφανίζεται σε πολλές πόλεις, όπως και στην Αθήνα, όταν επικρατούν υψηλές θερμοκρασίες, άπνοια, μεγάλη ηλιοφάνεια και χαμηλή σχετική υγρασία. Οφείλεται στις εκπομπές μονοξειδίου του άνθρακα, οξειδίων του αζώτου, υδρογονανθράκων και αιωρούμενων σωματιδίων, που αντιδρούν μεταξύ τους, με την παρουσία του ηλιακού φωτός, σχηματίζοντας την φωτοχημική αιθαλομίχλη, στην οποία συμπεριλαμβάνεται το όζον και το διοξείδιο του αζώτου. 
12_2
Φωτοχημικό νέφος του Λος Άντζελες (από USGS)
  • Το μικροσωματιδιακό νέφος, τρίτη γενιά νέφους, εμφανίστηκε από τη δεκαετία του 1990 στην Αθήνα και αργότερα και στη Θεσσαλονίκη. Ονομάζεται έτσι γιατί παρουσιάζει μεγάλες συγκεντρώσεις μικροσωματιδίων (PM10, PM2.5). Στη δημιουργία του συνεισφέρουν σημαντικά οι παλαιοί και προβληματικοί καταλύτες των αυτοκινήτων και οι πετρελαιοκινητήρες.

Σύμφωνα με το ερευνητικό πρόγραμμα APHEIS – APHEKOM, εάν στην Αθήνα μειώνονταν, για όλο το 24ωρο, η συγκέντρωση των μικροσωματιδίων PM10 στα 20 μg/m, θα αποτρέπονταν 535 θάνατοι το χρόνο που οφείλονται σε οξείες ασθένειες και 5.066 θάνατοι που οφείλονται σε χρόνιες ασθένειες, ενώ το προσδόκιμο επιβίωσης για τις νεότερες γενιές θα αυξάνονταν κατά ένα έτος.

Η Αθήνα παράγει, σε σχέση με τον πληθυσμό της, περισσότερα αέρια του θερμοκηπίου από το Παρίσι, το Λονδίνο και το Πεκίνο και σχεδόν όσα η Νέα Υόρκη. (Αγγελιοφόρος, 26/01/2011)

13_2
Το φωτοχημικό νέφος της Αθήνας (από Aγγελιοφόρο)

Το μονοξείδιο του άνθρακα και τα τοξικά σωματίδια εκλύονται κυρίως από τα  αυτοκίνητα και κατά συνέπεια η συγκέντρωσή τους είναι συνήθως  μεγαλύτερη σε βασικές αρτηρίες, διασταυρώσεις και εξόδους χώρων στάθμευσης. Υπάρχει μια άμεση συσχέτιση της συγκέντρωσης ρύπων με την απόσταση από τις πολυσύχναστες οδικές αρτηρίες. Όπου υπάρχει κακός αστικός αερισμός η συγκέντρωση αέριων ρύπων είναι μεγαλύτερη. (Batchelor & Mccollum, 1986).

Σχετικά άρθρα
ΑΝΕΜΟΣ

Άνθρωπος περπατάει με πολύ ισχυρό άνεμο.Αναδημοσίευση από την εφημερίδα EveningPost, (Ref: EP/1967/5183/12-F. Alexander Turnbull Library, Wellington, New Zealand. http://natlib.govt.nz/records/22739071)  ΕΠΙΚΡΑΤΟΥΝΤΕΣ ΑΝΕΜΟΙ Read more

ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΑΣΤΙΚΟΥ ΚΛΙΜΑΤΟΣ

ΣΥΓΧΡΟΝΗ ΔΙΑΣΤΑΣΗ ΤΟΥ ΑΣΤΙΚΟΥ ΧΩΡΟΥ Η Ευρώπη τη νύχτα, φωτογράφηση στις 27 Μαρτίου 2012. Οι αστικές περιοχές είναι οι φωτισμένες Read more

ΒΛΑΣΤΗΣΗ

Δρόμος με δέντρα  στην πόλη Porto Alegre της Βραζιλίας(του Stephen Messenger) Δρόμος με δέντρα  στην πόλη Porto Alegre της Βραζιλίας(του Read more

ΝΕΡΟ
01

Ο ΡΟΛΟΣ ΤΟΥ ΝΕΡΟΥ ΣΤΟ ΑΣΤΙΚΟ ΚΛΙΜΑ Ένα περιστέρι επιδιώκει την ανακούφιση από τις υψηλές θερμοκρασίες σε συντριβάνιστην πλατεία Catena Read more

ΜΕΓΑΛΑ ΑΣΤΙΚΑ ΚΛΙΜΑΤΙΚΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ
01

Τα σύγχρονα αστικά κέντρα έχουν αποκτήσει τα δικά τους κλιματικά φαινόμενα, διαφορετικά από αυτά που επικρατούν στο φυσικό χώρο και Read more

ΕΔΑΦΟΣ

ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΟΥ ΕΔΑΦΟΥΣ Το έδαφος είναι μία τεράστια θερμοχωρητική μάζα, που αποθηκεύει μεγάλες ποσότητες θερμότητας, χωρίς να αυξάνεται πολύ η Read more